DE1648015C - Verfahren zur Messung des Füllstandes eines Schüttgutes in einem Bunker und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Messen der örtlichen Verteilung eines Gutes in einem Lager, insbesondere in einem Bunker.

Bei Echolotanlagen ist es zur Bestimmung einer Wegstrecke bekannt, die Laufzeit eines Schallimpulses von der Impulsabgabe bis zu seiner Rückkehr zu messen. Da in der als homogenes Medium anzusehenden Luft die Laufzeit des Impulses seiner zurückgelegten Strecke proportional ist, wird demgemäß die Entfernung zwischen Oberseite des Schüttgutes und dem darüber befindlichen Impulsgeber bzw. -empfänger gemessen; bei bekanntem Abstand zwischen Meßwertgeber und Bunkerunterkante kann hieraus ohne weiteres die Füllhöhe des Bunkers berechnet werden. Der Meßwert für die Bunkerhöhe wurde in der Regel durch schreibende Meßinstrumente auf eifipm Registrierstreifen festgehalten und ausgewertet.

Oftmals ist jedoch weniger die absolute Höhe des Bunkerfüllstandes von Interesse, sondern vielmehr die örtliche Verteilung des Füllgutes über die Gesamtbunkerfläche, z. B. dann, wenn durch eine Vielzahl von Abzugsvorrichtungen über die Gesamtbunkerunterflächc konstant das Füllgut ausgetragen wird, dieses aber schichtweise aus mehreren Komponenten bestehend in den Bunker eingegeben wird. Man ist zwecks Erhalt eines über lange Zeit gleichmäßigen Austragsmischungsverhältnisses daran interessiert, die Füllgutoberfläche möglichst eben zu halten.

Diese Aufgabe zum Messen d τ örtlichen Verteilung eines Gutes in einem Lager, insbesondere in einem Bunker, wird nach dem Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von einem Meßwertgeber abgegebene, den Füllstand des Gutes repräsentierende Signale einmal vcrlaufsunkorrigiert und zum anderen über die Gutverteilung integriert miteinander bezüglich ihrer Differenz verglichen werden.

Zur Durchführung des Verfahrens wird vorgeschlagen, das unkorrigierte Signal als eine über einen Ohmschen Spannungsteiler an einem seiner Widerstände gewonnene elektrische Spannung darzustellen; das integrierte Signal kann eine an einem von einem Kondensator überbrückten Ohmschen Widerstand eines Spannungsteilers abgenommene elektrische Spannung sein.

Es ist vorteilhaft, daß der Meßwertgeber als ein verfahrbares Ultraschallmeßgerät mit elektrischem Ausgang ausgebildet ist.

Weiterhin ist es zweckmäßig, daß ortsfeste, zyklisch auf den Spannungsvergleichcr aufgeschaltetc Meßwertgeber vorgesehen sind.

Es ist besonders zweckmäßig, daß die Ausgangsspannung des Meßwertgebers auf einen, teilweise von einem Kondensator überbrückten Spannungsteiler aus reellen Widerständen gegeben ist und daß die Differenzspannung durch Messen des Kondensatorladcstromes erhalten wird.

In den anliegenden Fig. 1 bis 10 der Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert, in den Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils gleiche Einzelheiten.

In den Fig. I und 2 ist ein Bunker mit einer Ein- und Austragsvorrichtung dargestellt, im Falle der Fig. 3 handelt es sich um einen Rundbunker. Die Fig. 4 gibt die wesentlichen Teile der erfindungsgemäßen Signalauswcrteschaltung wieder, tn den F\p.. 5 bis 10 sind Kurvenverläufe — Meßwert als FunKtiun der Zeit bzw. des Ortes — bei Wahl verschiedener Meßinstrumente sowie unterschiedlicher Zeitkonstanten abgebildet.

In F i g. 1 bedeutet 1 einen mit Taschen 2 ausgestatteten Bunker für Kohle in körniger Form, welcher S aber ohne weiteres auch für andere Schüttgüter verwendet werden kann. Der Bunker ist bis zu einer Profillinie 3 mit Kohle gefüllt. Über ein reversierbares von einem Elektromotor 4 angetriebenes endloses Förderband 5 wird die Kohle in den Bunker eingebracht, und zwar derart, daß sich die Profillinie3 Schicht um Schicht hebt Die Kohle wird gemäß Pfeil 6 in der Mitte des Bunkers auf das Förderband aufgegeben, welches in der Waagerechten jeweils zwischen den Bunkerbegrenzungen 7 und 8 verstellbar ist, wobei seine Förderrichtung umschaltbar ist. Die einzelnen Taschen des Bunkers sind mit Vibrationsabzugsvorrichtungen 9, 9' usw. versehen, von denen die Kohle auf ein Austragend 10 zur weiteren Verarbeitung gegeben wird.

ao Am einen Ende des Förderbandes 5 ist ein Ultraschallsender und -empfänger 11 angeordnet, der mit dem Förderband über die Profillinie 3 des Gutes verfahren wird. Dessen elektrisches Ausgangssignal, welches proportional der jeweiligen, in der Waagerechten ortsabhängigen Entfernung zwischen dem Meßwertgeber 11 und der Profillinie 3 ist, wird auf einen in der Fig. 4 näher erläuterten Spannungsvergleicher gegeben. Der Spannungsvergleicher 12 ist elektrisch mit einer Regeleinrichtung 13 verbunden, die ihrerseits den bereits erwähnten Motor 4 steuert. Gemäß F i g. 2 kann statt eines über die Profillinie 3 verfahrbaren Meßwertgebers 11 eine Vielzahl solcher verwendet werden — in Fig. 2 mit 1Γ bezeichnet — welche über einen Umschalter, beispielsweise einen Drehwähler 14, auf den Spannungsvergleicher 12 geschaltet werden. Die Meßwertgeber 11' sind ortsfest am Bunker angeordnet, und zwar auf gleicher Höhe.

In F i g. 3 ist die Erfindung insoweit abgewandelt,

♦o daß ein Rundbunker verwendet ist, bei dem sich das Förderband 5 diametral auf einer Brücke bewegt, welche um den Bunkermittelpunkt rotiert.

In Fig. 4 bedeutet Il wiederum das Meßgerät, dessen Ausgang auf eine aus vier reellen Widcrständen R₁, die gleichen Widerstandswert aufweisen, bestehende Brücke geschaltet ist. Einer der Widerstände ist durch einen Kondensator C15 überbrückt. Die Brückcndiagonalpunkte 16 und 17 sind an ein Auswertegerät 18 gelegt.

Die Funktion der bislang beschriebenen Einrichtung ist folgende:

Unter der Voraussetzung, daß die Profillinic3, d. h. die Oberfläche, nahezu eben ist, wird von dem reversierenden Förderband 5 das Schüttgut Schicht für Schicht in überall gleichmäßiger Dicke, da die Schüttmenge pro Zeiteinheit und die Eintraggeschwindigkeit und die Vorschubgeschwindigkeit des Bandes konstant sind, in den Bunker eingetragen. Der Abzug aus dem Bunker über dessen einzelne Taschen, die Vibrationsaustragvorrichtungen und das Austragband findet durch Abstimmung gleichfalls über die waagerechte Bunkerquerschnittsfläche gleichmäßig statt. Die unteren Enden der einzelnen Bunkerabzugs·

taschen befinden sich in verschiedener Höhe, so daß immer aus verschiedenen, vom Förderband eingetragenen waagerecht verlaufenden Schichten des Schüttgutes ausgetragen wird. Dem ist insbesondere dann

große Bedeutung beizumessen, fails zur Erzielung einer auf lange Zeit konstanten Mischung die einzelnen Füllgutschichten aus unterschiedlichen Materialien bestehen, die durch Umschalten nicht bezeichneter Vorratsbunker auf das Förderbands gelangen.

Tritt nun ein merklicher Höhensprung im Verlauf der Prefillinie3 auf, so wird dieser vom Meßwertgeber 11 erfaßt und als dem Unterschied proportionale elektrische Spannung auf die Brücke des Vergleichen 12 gegeben. Die Spannung steht im Widerstandsverhältnis geteilt am Punkt 17 an; am Punkt 16 findet ein Einschwingvorgang über die Zeitkonstante statt — die Spannung am Punkt 16 ist im eingeschwungenen Zustand genauso groß wie die Spannung am Punkt 17 —, so daß die Differenz dieser beiden Spannungen das Auswertegerät 18 speist. Von dem Auswertegerät 18, welches im Spannungsvergleicher miterrichtet ist, wird die Regeleinrichtung 13 gesteuert.

Registriert der Meßwertgeber eine an einem Ort des Bunkers hohe Schüttguthöhe, so bekommt der Motor 4 des Förderbandes 5 von der Regeleinrichtung 13 den Befehl, diese Stelle schnell zu überfahren, während er umgekehrt den Motor auf langsame Vorschubgeschwindigkeit steuert, wenn der Meßwertgeber eine Vertiefung in der Prcfillinie3 meldet.

Es ist aber auch möglich, mit den Variationen der Profillinie 3 bezüglich ihrer Ordinate die verschiedenen Vibrationsaustragvorrichtungen im Sinne einer Änderung ihres Förderdurchsatzes durch Regeln der Vibrationsamplitude zu steuern.

In den Fig. 5 und 6 ist die erfindungsgemäße Anordnung für einen am Förderband 5 angebrachten, mit diesem verfahrbaren Meßwertgeber 11 dargestellt. Da das eine Ende des Förderbandes jeweils nur zwischen Bunkermitte und einer der Bunkerbegrenzungen 7 oder 8 bewegt wird, wird zum Überstreichen der anderen Bunkerhälfte am anderen Förderbandcndc ein gleicher Meßwertgeber vorgesehen, der beim i herfahren seiner Bunkerhälfte jeweils auf den Verglcicher geschaltet wird.

11? den Fig. 5 und 6 ist in den Abszissen die Zeit, ■ η welcher der Meßwertgeber über die Bunkcrobcrfiiiche streicht, aufgetragen bzw. der hierbei zurückgelegte Weg; in der Ordinate der Werßwert /i für die Profillinie 3 bzw. das elektrische Abbild λ, für die Pniftllinie 3 und der über das Glied R₁ClS integrierte Ver'iduf dieser Spannung als J₂ ■ J₃ ist die DifTcrenzspannung zwischen J₁ und J₂. Durch Vergleich beider Schaubilder, denen verschiedene Zeitkonstanten r, und r.. zugeordnet sind, wird deutlich, in welchem Maße "die integrierte Spannung J₂ sich der Ursprungsspannung durch Einschwingen am Kondensator C15 anpaßt.

Ps ist durchaus möglich, die Zeitkonslanten zu ändern und demgemäß den Kapazitätswert von ClS umschaltbar auszuführen.

Hierdurch wird die Zeitdauer der Mittelwertbildung einstellbar.

Bestellt beispielsweise die Unebenheit in der Profillinie 3 aus einem Kegel, im Querschnitt also aus einem Dreieck, so ergibt sich aus der F i g. 5 bei kleiner Zeitkonstante, daß die Profilform der Unebenheit von der Differenzspannung s_t wesentlich besser wiedergegeben wird. Demgemäß hat man mit der Einstellung der Zeitkonstante Einfluß auf die Auflösungsgenau igkeit der Anlage.

Für die Fig. 7 und 8 gilt das gleiche wie für die e'uengenannten beiden mit dem Unterschied, daß statt eines bzw. zwei verfahrbare Meßwertgeber Il eine Reihe ortsfest angeordneter, durch den Umschalter 14

betätigter vorgesehen sind, η der Abszisse bezeichnet die Anzahl der vorgesehenen Meßwertgeber 11'. Die einzelnen Ziffern der Abszissen bezeichnen die Anzahl der Meßwertgeber 11', die mit der Bewegung des Förderbandes 5 auf den Spannungsvergleicher

ic geschaltet werden.

In F i g. 9 ist wahlweise der tatsächliche Verlauf Λ der Füllguthöhe in Abhängigkeit vom Ort s oder das dieser entsprechende SignalJ₁ und in Fig. 10 das Differenzsignal J₃ dargestellt. Deutlich zu erkennen

ist der Einschwingvorgang im kapazitätsbehafteten Brückenzweig. Der Kurventeil 19 stellt eine idealgestörte Bunkeroberfläche dar. Der Kurventeil 20, willkürlich beginnend mit dem Zeitpunkt /., stellt dieselbe Spannung, veriuüdert auf die Hälfte ihrer

Amplitude, dar, ab /., ist der Verlauf der Profillinie 3 eben (Kurvenzug 20. In dem Maße, in dem der Mittelwert gebildet ist, schwingt dia Differenzspannung J₃ (Fig. 10) mehr und mehr um die Null-Linie, die ihrerseits gleitender Mittelwert der Profillinie 3

»5 ist. Im eingeschwungenen Zustand ist die Amplitude dieser Schwingung 22 im positiven wie im negativen Teil gleich groß. Aus diesem Grunde wird die Linie konstanter Höhe 23 als in die Null-Linie einschwingender Kurvenverlauf dargestellt, das bedeutet: steht

der Höhenwert entsprechend der Kurve 21 nur lange genug in der Vergleichsschaltung an, so wird dieser Wert schließlich zum Mittelwert bzw. die Differenzspannung J₃ nähert sich dem Wert Null (Kurvenzug 24).

Hieraus folgt, daß es zur weiteren Verringerung des zur Durchführung der Erfindung erforderlichen Aufwandes ausreicht, das Auswertegerät 18 in eine der Zuleitungen zum Kondensator C15 einzuschalten.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   I. Verfahren zum Messen der örtlichen Verteilung eines Gutes in einem Lager, insbesondere

   in einem Bunker, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Meßwertgeber (11) abgegebene, den Füllstand des Gutes repräsentierende Signale einmal verlaufsunkorrigiert und zum anderen über die Gutverteilung integriert mitein-

   jc ander bezüglich ihrer Differenz verglichen werden.
2. 2 Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens /lach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das unkorrigierte Signal eine über einen Ohmschen Spannungsteiler an einem seiner

   Widerstände (A₁) gewonnene elektrische Spannung (17) ist.
3. 3. Einrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das integrierte Signal eine an einem von

   einem Kondensator (15) überbrückten Ohmschen Widerstand eines Spannungsteilers abgenommene elektrische Spannung ist.
4. 4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß der Meßwertgeber als ein verfahrbares Ultraschallmeßgerät (U) mit elektrischem Ausgang ausgebildet ist.
5. 5. Einrichtung zur Durchführung des Verfah-

   rens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ortsfeste, zyklisch auf den Spannungsvergleicher aufgeschaltete Meßwertgeber (11') vorgesehen sind.
6. 6. Einrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung des Meßwertgebers auf einen teilweise Von einem Kondensator (C 15) überbrückten Spannungsteiler (R₁) aus reellen Widerständen gegeben ist und daß die Differenzspannung durch Messen des Kondensatorladestromes erhalten wird.

   Hierzu 3 Blatt Zeichnungen